lecture10-11

1. 10лекция. Тема: Подпись и аутентификация. Целостность данных. Неотказуемость. Криптографические протоколы. Блокчейн.

11 лекция.
Тема: Безопасность сетевых протоколов.
Защищенный IP протокол. ПротоколIPv6.
Протокол
IPSec.Протокол
–
слой
безопасных
соединений
(SSL)
и
защищенный
протокол
передачи
гипертекста
(HTTP)
(S-HTTP).
Электронная почта и безопасность
сервера имен.

2. Протоколы аутентификации

План лекции № 10-11
1 Протоколы аутентификации на основе симметричных схем шифрования
2 Протокол аутентификации Kerberos
3 Протоколы аутентификации на основе асимметричных схем
4 Протоколы односторонне аутентификации

3. Протоколы аутентификации

Задачи протоколов аутентификации:
обеспечение конфиденциального распределения
ключа сессии , для обеспечения
конфиденциальности ключи сессии должны
передаваться в зашифрованном виде;
обеспечение своевременности ключа сессии, так как
существует угроза перехвата передаваемого
сообщения и повторной его пересылки. Успешное
повторение может, как минимум, разорвать
операцию аутентификации участников.
Такие повторы называются replay-атаками

4. Протоколы аутентификации

Возможные подходы для предотвращения replay-атак:
присоединении последовательного номера (sequence number)
к каждому сообщению, используемому в аутентификационном
обмене;
отметки времени: участник А принимает сообщение как не
устаревшее только в том случае, если оно содержит отметку
времени, которая, по мнению А, соответствует текущему
времени. Этот подход требует, чтобы часы всех участников были
синхронизированы.
запрос/ответ: участник А посылает в запросе к В случайное
число (nonce - number only once) и проверяет, чтобы ответ от В
содержал корректное значение этого nonce.

5. Протоколы аутентификации

Использование симметричного шифрования
Стратегия включает использование доверенного
центра распределения ключей (KDC).
Каждый участник разделяет секретный ключ,
называемый также мастер-ключом, с KDC.
KDC отвечает за создание ключей, называемых
ключами сессии, и за распределение этих ключей с
использованием мастер-ключей.
Ключи сессии применяются в течение короткого
времени для шифрования только данной сессии между
двумя участниками.

6. Протоколы аутентификации

Использование симметричного шифрования
Протокол Нидхэма и Шредера
1. A KDC:
IDA || IDB || N1
2. KDC A:
EKa [KS || IDB || N1 || EKb [KS || IDA] ]
3. A B:
EKb [KS || IDA]
4. B A:
EKS [N2]
5. A B:
EKS [f (N2)]

7. Протоколы аутентификации

Недостаток протокола Нидхэма и Шредера
Пусть противник Х имеет возможность
скомпрометировать старый ключ сессии.
Х повторяет сообщение шага 3, которое было
перехвачено ранее и содержит скомпрометированный
ключ сессии.
Если В не запоминает идентификацию всех
предыдущих ключей сессий с А, он не сможет
определить, что это повтор.
Далее Х должен перехватить сообщение рукопожатия
на шаге 4 и представиться А в ответе на шаге 5.

8. Протоколы аутентификации

Протокол Деннинга (Denning)
1. A KDC: IDA || IDB
2. KDC A: EKA [KS || IDB || T || EKB [KS || IDA || T] ]
3. A B:
EKB [KS || IDA || T]
4. B A:
EKS [N1]
5. A B:
EKS [f (N1)]

9. Протоколы аутентификации

Верификация времени
А и В могут верифицировать временную отметку
проверкой, что
|Clock - T| < t1 + t2
где t 1 - оцениваемое нормальное расхождение между
часами KDC и локальными часами (у А или В);
t 2 - ожидаемая сетевая задержка времени

10. Протоколы аутентификации

Уязвимость протокола
Если часы отправителя спешат по отношению к
часам получателя.
В этом случае противник может перехватить
сообщение от отправителя и повторить его позднее,
когда отметка времени в сообщении станет равной
времени на узле получателя.
Это повторение может иметь непредсказуемые
последствия.

11. Протоколы аутентификации

Протокол аутентификации
с использованием билета (Sacco )
1. A B:
2. B KDC:
3. KDC A:
4. A B:
IDA || NA
IDB || NB || EKB [IDA || NA || TB]
EKA [IDB || NA || KS || TB] || EKB [IDA ||
KS || TB] || NB
EKB [IDA || KS || TB] || EKS [NBb]

12. Протоколы аутентификации

Данный протокол аутентифицирует А и В и
распределяет ключ сессии.
Более того, протокол предоставляет в
распоряжение А билет, который может
использоваться для его последующей
аутентификации, исключая необходимость
повторных контактов с сервером.

13. Протоколы аутентификации

Впоследствии, но до истечения лимита
времени, установленного протоколом, А может
создать новую сессию с В. Используется
следующий протокол:
1. A B:
EKb [IDA || KS || Tb], NA'
2. B A:
Nb', E KS [NA']
3. A B:
E KS [Nb']

14. Протокол аутентификации Kerberos

Kerberos /kɛərbərəs/ - сетевой протокол
аутентификации, позволяющий передавать
данные через незащищённые сети для
безопасной идентификации.
Он ориентирован в первую очередь на
клиент-серверную модель и обеспечивает
взаимную аутентификацию — оба пользователя
через сервер подтверждают личности друг
друга.

15. Протокол аутентификации Kerberos

Данная модель является одним из вариантов
Нидхем-Шрёдер-протокола аутентификации на основе
доверенной третьей стороны и его модификациях,
предложенных Denning и Sacco.
В 1983 году при поддержке консорциума
производителей компьютеров был создан проект
«Афина». Его основной целью являлась разработка
плана по внедрению компьютеров в учебный процесс
MIT и сопутствующего этому ПО. Конечный результат
используется в ОС Window

16. Протокол аутентификации Kerberos

Этап аутентификации клиента
Kerberos 4 в значительной степени основан на
протоколе Нидхема-Шредера, но с двумя
существенными изменениями:
уменьшено количество сообщений пересылаемых
между клиентом и сервером аутентификации.
введение TGT (Ticket Granting Ticket — билет для
получения билета) концепции, позволяющей
пользователям аутентифицироваться на несколько
сервисов используя свои верительные данные только
один раз.

17. Протокол аутентификации Kerberos

Этап аутентификации клиента
Протокол Kerberos 4 содержит два логических
компонента:
сервер аутентификации (СА)
сервер выдачи билетов (TGS — Ticket Granting
Server).
Обычно эти компоненты поставляются как единая
программа, которая запускается на центре
распределения ключей (ЦРК — содержит базу данных
логинов /паролей для пользователей и сервисов
использующих Kerberos).

18. Протокол аутентификации Kerberos

Этап аутентификации клиента
СА выполняет одну функцию: получает запрос
содержащий имя клиента запрашивающего
аутентификацию и возвращает ему зашифрованный
TGT.
Затем пользователь может использовать этот TGT,
для запроса дальнейших билетов на другие сервисы.
В большинстве реализаций Kerberos время жизни
TGT 8-10 часов. После этого клиент снова должен
запросить его у СА.

19. Протокол аутентификации Kerberos

Этап аутентификации клиента
Первое сообщение, отправляемое центру
распределения ключей — запрос к СА, так же известен
как AS_REQ.
Это сообщение отправляется открытым текстом и
содержит идентификационные данные клиента, метку
времени клиента и идентификатор сервера
предоставляющего билет (TGS).

20. Протокол аутентификации Kerberos

Когда ЦРК получает AS_REQ сообщение, он
проверяет, что клиент, от которого пришел запрос,
существует, и его метка времени близка к локальному
времени ЦРК (обычно ± 5 минут).
Данная проверка производится не для защиты от
повторов (сообщение посылается открытым текстом),
а для проверки соответствия времени. Если хотя бы
одна из проверок не проходит, то клиенту
отправляется сообщение об ошибке, и он не
аутентифицируется

21. Протокол аутентификации Kerberos

В случае удачной проверки СА генерирует
случайный сеансовый ключ, который будет
совместно использоваться клиентом и TGS
(данный ключ защищает дальнейшие запросы
билетов у TGS на другие сервисы).
ЦРК создает 2 копии сессионного ключа:
одну для клиента и одну для TGS.

22. Протокол аутентификации Kerberos

Затем ЦРК отвечает клиенту сообщением сервера аутентификации
(AS_REP) зашифрованным долгосрочным ключом клиента.
Оно включает TGT, зашифрованный TGS ключом :
копию сессионного ключа для TGS,
идентификатор клиента,
время жизни билета,
метку времени ЦРК,
IP адрес клиента
, копию сессионного ключа для клиента,
время жизни билета и
идентификатор TGS.

23. Протокол аутентификации Kerberos

24. Протокол аутентификации Kerberos

Этап авторизации клиента на TGS
Когда пользователь захочет получить доступ к
сервису, он подготовит сообщение для TGS
(TGS_REQ) содержащее 3 части:
идентификатор сервиса,
копию TGT полученную ранее
аутентификатор
Аутентификатор состоит из метки времени
зашифрованной сессионным ключом полученным от
СА и служит для защиты от повторов).

25. Протокол аутентификации Kerberos

Этап авторизации клиента на TGS
При получении запроса билета от клиента, ЦРК
формирует новый сессионный ключ для
взаимодействия клиент/сервис.
Затем отправляет ответное сообщение (TGS_REP)
зашифрованное сессионным ключом полученным от
СА.
Это сообщение содержит новый сеансовый ключ,
билет сервиса (Service ticket содержит: копию нового
сессионного ключа, идентификатор клиента, время
жизни билета, локальное время ЦРК, IP клиента)
зашифрованный долговременным ключом сервиса,
идентификатор сервиса и время жизни билета.

26. Протокол аутентификации Kerberos

Этап авторизации клиента на TGS

27. Протоколы аутентификации на основе асимметричной криптографии

Протокол, использующий отметки времени и
аутентификационный сервер:
1. A AS:
IDA || IDB
2. AS A:
EKRas [IDA || KUA || T] || EKRas
[IDB || KUB || T]
3. A B:
EKRas [IDA || KUA || T] || EKRas
[IDB || KUB || T] || EKUB [EKRA [KS
|| T]]

28. Протоколы аутентификации на основе асимметричной криптографии

Протокол аутентификации с использованием
KDC
1. A KDC:
IDA || IDB
2. KDC A:
EKRkdc [IDB || KUB]
3. A B:
4. B KDC:
5. KDC B:
[NA|| KS || IDB]]
EKUB [NA || IDA]
IDB || IDA || EKUkdc [NA]
EKRkdc [IDA || KUA] || EKUB [EKRkdc
6. B A:
EKUA [EKRkdc [NA || KS || IDB] || Nb]
7. A B:
EKS [NB]

29. Протоколы односторонней аутентификации

Существует специфическое приложение электронная почта, для которого шифрование также
имеет большое значение.
Особенность e-mail состоит в том, что отправителю
и получателю нет необходимости быть на связи в одно
и то же время.
Вместо этого сообщения направляются в почтовый
ящик получателя, где они хранятся до тех пор, пока у
того не появится возможность получить их.

30. Протоколы односторонней аутентификации

Заголовок сообщения должен быть
незашифрованным, чтобы сообщение могло
пересылаться протоколами e-mail, такими как Х.400
или SMTP.
Однако желательно, чтобы протоколы управления
почтой не имели бы доступа к самому сообщению.
Соответственно, e-mail сообщение должно быть
зашифровано так, чтобы система управления почтой
могла бы не знать ключ шифрования.
Вторым требованием является аутентификация
сообщения.

31. Протоколы односторонней аутентификации

Использование симметричного
шифрования
1. A KDC:
2. KDC A:
[KS || IDA]]
3. A B:
IDA || IDB || N1
EKA [KS || IDB || N1 || EKB
EKB [KS , IDA ] || EKS [M]

32. Протоколы односторонней аутентификации

На основе асимметричной криптографии
Если требуется конфиденциальность, то
может быть использована следующая
схема:
A B:
EKUb [KS] || EKS [M]
Если требуется аутентификация, то
цифровая подпись может быть создана по
такой схеме:
A B:
M || EKRa [H (M)]